一種高分子材料和鋼筋混凝土組成的壓氣儲能洞室的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高分子材料與鋼筋混凝土組成的壓氣儲能洞室，包括洞室內(nèi)壁和設(shè)置于所述洞室內(nèi)壁上的氣體進出口；所述洞室內(nèi)壁包括鋼筋混凝土層和高分子材料層，所述高分子材料層通過熱熔襯墊熱熔在鋼筋混凝土層上；所述鋼筋混凝土層裂縫寬度不大于0.2mm，所述高分子材料層為橡膠或塑料。本實用新型所提供的高分子材料與鋼筋混凝土組成的壓氣儲能洞室，通過高分子材料密封層對洞室進行密封，鋼纖維鋼筋混凝土傳遞洞室壓力，通過增加鋼纖維增強混凝土抗拉和抗疲勞性能，兩部分共同作用，對洞室的密封提供了保障，簡便易行，經(jīng)濟適用。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種地下能源儲存【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種采用了橡膠或塑料的高 分子材料層和鋼纖維鋼筋混凝土作為密封系統(tǒng)的壓氣儲能洞室。 一種高分子材料和鋼筋混凝土組成的壓氣儲能洞室

【背景技術(shù)】
[0002] 壓氣儲能是一種利用壓縮空氣作為介質(zhì)來儲存能量和發(fā)電的技術(shù)。在用電低谷 時，它用風電和電網(wǎng)中多余的電能驅(qū)動空氣壓縮機，把電能轉(zhuǎn)化為壓縮空氣內(nèi)能在地下洞 室中儲存起來，到用電高峰時，再把高壓空氣放出，并與少量的氣體燃料混合在氣輪機燃 燒室中燃燒而迅速膨脹做功，進而帶動發(fā)電機發(fā)電。作為壓縮空氣儲能電站主要組成部分 的地下儲氣構(gòu)造物是壓氣儲能電站選址的決定因素，也是保障其運行性能和可靠性的技術(shù) 關(guān)鍵。人工開挖的硬巖洞室便是地下儲氣構(gòu)造物的一種，其建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)是壓氣儲能洞 室的密封技術(shù)。
[0003] 中國國家專利局于2005年12月14日公開的申請?zhí)枮?00410022747. 3,實用新 型名稱《利用廢棄礦井的壓縮空氣蓄能發(fā)電站》的實用新型，公開了一種利用廢棄礦井封閉 后作為壓縮空氣貯存洞室，實現(xiàn)壓縮空氣蓄能發(fā)電的能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。其特征之一是：礦井口 的封閉是采用耐壓封閉結(jié)構(gòu)，封閉體要達到足夠的厚度。其對壓氣儲能洞室密封措施未做 介紹。2009年8月26日公開的申請?zhí)枮?00810033803. 1，實用新型名稱《一種利用礦井進 行壓縮空氣蓄能的方法》的實用新型，公開了一種利用礦井進行壓縮空氣蓄能的方法，將由 具有隔氣性能材料制成的氣袋放置于礦井里，氣袋的形狀與礦井內(nèi)壁的形狀相同，氣袋以 相同形狀對應(yīng)固定在礦井內(nèi)壁里。氣袋材料主要是橡膠，其外層是由具有防彈防割功能的 紡織材料組成的，氣袋上按經(jīng)緯狀分布安裝高強度纜繩，氣袋還要具有防水功能，具有保溫 層。該實用新型對氣袋的性能要求極高。另外，礦井空間巨大，該技術(shù)需要使用相同大小的 氣袋，可行性不大。 實用新型內(nèi)容
[0004] 本實用新型要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能有效解決 壓縮空氣的密封問題，且經(jīng)濟適用，簡便易行的高分子材料與鋼筋混凝土組成的壓氣儲能 洞室。
[0005] 為實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型采用技術(shù)方案如下：
[0006] -種高分子材料與鋼筋混凝土組成的壓氣儲能洞室，包括洞室內(nèi)壁和設(shè)置于所述 洞室內(nèi)壁上的氣體進出口；
[0007] 所述洞室內(nèi)壁包括鋼筋混凝土層和高分子材料層，所述高分子材料層通過熱熔襯 墊熱熔在鋼筋混凝土層上；
[0008] 所述鋼筋混凝土層裂縫寬度不大于0. 2_，所述高分子材料層為橡膠或塑料。
[0009] 進一步地，所述鋼筋混凝土層與高分子材料層之間還設(shè)置有水泥砂漿找平層，所 述水泥砂漿找平層直接涂抹在所述鋼筋混凝土層上，所述高分子材料層通過熱熔襯墊熱熔 連接在所述水泥砂漿找平層上。
[0010] 進一步地，所述洞室內(nèi)壁還包括無紡土工布層和水泥釘；
[0011] 所述無紡土工布層鋪設(shè)在所述水泥砂漿找平層和高分子材料層之間，且通過熱熔 襯墊和水泥釘固定在水泥砂漿找平層上；
[0012] 所述水泥釘依次穿過熱熔襯墊、無紡土工布層、水泥砂漿找平層，并深埋在鋼筋混 凝土層內(nèi)。
[0013] 進一步地，所述高分子材料層由多塊高分子材料板熱熔銜接而成。
[0014] 進一步地，所述熱熔襯墊在洞室內(nèi)壁的拱頂每平米平均設(shè)置3-4個，在洞室內(nèi)壁 的邊墻每平米平均設(shè)置2-3個，且呈梅花形布置。
[0015] 進一步地，所述氣體進出口處設(shè)置有鋼筋籠，所述鋼筋籠與洞室內(nèi)壁相連的一端 通過熱熔襯墊與洞室內(nèi)壁的高分子材料層氣密連接，所述鋼筋籠內(nèi)設(shè)置有進口管和出口 管，所述進口管和出口管的管壁與鋼筋籠在洞室內(nèi)壁處氣密連接，所述鋼筋籠內(nèi)的進口管 和出口管周圍澆注鋼筋混凝土。
[0016] 進一步地，所述鋼筋混凝土為鋼釬維鋼筋混凝土。
[0017] 進一步地，所述鋼纖維鋼筋混凝土中鋼纖維的長度為20-60mm，直徑為 0. 3-0. 9mm，長徑比為30-80,且鋼纖維鋼筋混凝土中添加的鋼纖維體積率不小于0. 35%。
[0018] 進一步地，所述高分子材料為丁基橡膠。
[0019] 進一步地，所述壓氣儲能洞室在巖石中開挖，所述巖石強度為1-2級圍巖。
[0020] 采用上述技術(shù)方案后，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：
[0021] 本實用新型所提供的高分子材料與鋼筋混凝土組成的壓氣儲能洞室，通過高分子 材料密封層對洞室進行密封，鋼纖維鋼筋混凝土傳遞洞室壓力，通過增加鋼纖維增強混凝 土抗拉和抗疲勞性能，兩部分共同作用，對洞室的密封提供了保障，簡便易行，經(jīng)濟適用。
[0022] 下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細的描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖2為圖1洞室內(nèi)壁截面圖；
[0025] 圖3為本實用新型一實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 其中：1鋼筋混凝土層，2高分子材料層，3水泥砂漿找平層，4無紡土工布層，5水 泥釘，6熱熔襯墊，7進口管，8出口管，9圍巖，10封堵體，11噴射混凝土，12墊片。

【具體實施方式】
[0027] 如圖1和圖2所示，本實用新型公開了一種高分子材料與鋼筋混凝土組成的壓氣 儲能洞室，其特征在于，包括洞室內(nèi)壁和設(shè)置于所述洞室內(nèi)壁上的氣體進出口；所述壓氣儲 能洞室在巖石中開挖，所述巖石強度為1-2級圍巖，所述洞室內(nèi)壁包括鋼筋混凝土層1和高 分子材料層2,所述高分子材料層2通過熱熔襯墊6熱熔在鋼筋混凝土層1上；所述鋼筋混 凝土層1裂縫寬度不大于0. 2mm，所述高分子材料層2為橡膠或塑料。本實用新型將洞室 開挖在圍巖9強度為1-2級的巖石層中，且利用了鋼筋混凝土的高強度，和裂縫寬度不超過 0. 2mm的限裂設(shè)計，使得該洞室的抗拉性能和抗疲勞性能很高，采用橡膠和塑料制成的高分 子材料層2實現(xiàn)氣密密封，有效防止洞室內(nèi)高壓氣體發(fā)生泄漏，保證洞室在lOMPa高壓空氣 載荷作用下維持穩(wěn)定，且對熱空氣的老化性能良好，不易老化。該施工方法簡單易行，經(jīng)濟 成本低，具有很大的市場應(yīng)用前景。
[0028] 作為本實用新型一種優(yōu)選的實施例，所述鋼筋混凝土層1與高分子材料層2之間 還設(shè)置有水泥砂漿找平層3,所述水泥砂漿找平層3直接涂抹在所述鋼筋混凝土層1上，所 述高分子材料層2通過熱熔襯墊6熱熔連接在所述水泥砂漿找平層2上。通過水泥砂漿 對鋼筋混凝土層1表面進行找平，更有利于高分子材料層2的熱熔粘接，施工時，水泥砂漿 找平層3做好后，在找平層上熱熔連接多個熱熔襯墊6,熱熔襯墊6的另一面也進行熱熔， 從而將高分子材料層2熱熔粘結(jié)水泥砂漿找平層3上。設(shè)置水泥砂漿找平層3后，高分子 材料層2鋪設(shè)的更加平整，避免了由于鋼筋混凝土層1表面凹凸不平所引起高分子材料層 2表面受壓不勻，而導致的洞室氣密性降低。
[0029] 作為本實用新型一種優(yōu)選的實施例，所述洞室內(nèi)壁還包括無紡土工布層4和水泥 釘5 ;所述無紡土工布層4鋪設(shè)在所述水泥砂漿找平層3和高分子材料層2之間，且通過熱 熔襯墊6和水泥釘5固定在水泥砂漿找平層3上；所述水泥釘5依次穿過熱熔襯墊6、無紡 土工布層4、水泥砂漿找平層3,并深埋在鋼筋混凝土層1內(nèi)。施工時，在所述水泥砂漿找平 層3上先鋪設(shè)一層無妨土工布層4,用水泥釘5依次穿過熱熔襯墊6、無紡土工布層4、水泥 砂漿找平層3,且使水泥釘5 -端深埋在鋼筋混凝土層1中，實現(xiàn)對無紡土工布層4的固定， 然后將高分子材料層2通過熱熔襯墊6熱熔粘結(jié)在無紡土工布層4上。還可以在水泥釘5 與熱熔襯墊6的連接處設(shè)置一個墊片12, 一方面可以保護熱熔襯墊6,另一方面可以避免水 泥釘5的末端穿透熱熔襯墊6,起不到應(yīng)有的固定作用，無紡土工布的表面比起水泥砂漿找 平層3更加細密平整，同時通過水泥釘5將熱熔襯墊6、無紡土工布層4 一起固定在鋼筋混 凝土層1上，使熱熔襯墊6與鋼筋混凝土層1之間連接更加牢固，從而使高分子材料層2粘 結(jié)也更加牢固穩(wěn)定，更能滿足壓氣儲能洞室內(nèi)的高壓環(huán)境以及壓力變化環(huán)境要求。
[0030] 作為本實用新型一種優(yōu)選的實施例，所述高分子材料層由多塊高分子材料板熱熔 銜接而成。所述高分子材料板熱熔銜接的結(jié)合部位不小于1〇〇_，且粘結(jié)剝離強度不小于高 分子材料板拉伸強度的80%。安裝時，采用熔接器將高分子材料板熔接在熱熔襯墊上，且保 證二者的粘結(jié)剝離強度不小于密封板的抗拉強度，逐塊安裝高分子材料板。所述熱熔襯墊 在洞室內(nèi)壁的拱頂平均3-4個/m 2,在洞室內(nèi)壁的邊墻平均2-3個/m2,且呈梅花形布置。最 大程度保證高分子材料層與鋼筋混凝土層之間銜接的緊密型。
[0031] 作為本實用新型一種優(yōu)選的實施例，所述氣體進出口處設(shè)置有鋼筋籠，所述鋼筋 籠與洞室內(nèi)壁相連的一端通過熱熔襯墊與洞室內(nèi)壁的高分子材料層氣密連接，所述鋼筋籠 內(nèi)設(shè)置有進口管和出口管，所述進口管和出口管的管壁與鋼筋籠在洞室內(nèi)壁處氣密連接， 所述鋼筋籠內(nèi)的進口管和出口管周圍澆注鋼筋混凝土。施工時，在洞室開口出安置鋼筋籠 (圖中未示出），并將進口管7和出口管8安置在鋼筋籠內(nèi)，鋼筋籠位于洞室內(nèi)側(cè)的一端通 過熱熔襯墊6氣密連接高分子材料層2,將進口管7、出口管8和鋼筋籠位于洞室內(nèi)側(cè)的一 端之間的空隙進行氣密密封，然后向鋼筋籠內(nèi)澆筑鋼筋混凝土。這種施工方法得到的壓氣 儲能洞室進出口，氣密性最大程度的得到了保證，而在鋼筋籠內(nèi)澆筑鋼筋混凝土，也保證了 進出口處的承壓能力。具體地，鋼筋籠位于內(nèi)壁一側(cè)通過熱熔襯墊連接高分子材料層，使鋼 筋籠與洞室內(nèi)壁的高分子材料層之間氣密連接，位于鋼筋籠內(nèi)的進口管和出口管和鋼筋籠 位于洞室內(nèi)側(cè)的一端可以也通過熱熔襯墊進行氣密熔接，實現(xiàn)了壓氣儲能洞室內(nèi)壁出管道 口之外的所有部分均完成氣密密封，且氣密密封連接緊密。具體操作中，熱熔襯墊可采用與 高分子材料層相同的材料，熔接氣密性能更好。在進出口管周圍的鋼筋籠內(nèi)澆筑鋼筋混凝 土，保證進出口的承壓強度，需要指出的是，進出口管周圍的鋼筋籠內(nèi)澆筑的鋼筋混凝土限 裂設(shè)計的裂縫寬度，也應(yīng)不大于0. 2mm。
[0032] 作為本實用新型一種優(yōu)選的實施例，在澆筑完混凝土的鋼筋籠外側(cè)澆筑素混凝 土，形成素混凝土封堵體10,所述進口管和出口管穿過素混凝土封堵體并伸出地面。進一步 保證了進出口處的承壓能力。
[0033] 作為本實用新型一種優(yōu)選的實施例，所述鋼筋混凝土為鋼釬維鋼筋混凝土。所述 鋼纖維鋼筋混凝土中鋼纖維的長度為20-60mm，直徑為0. 3-0. 9mm，長徑比為30-80,且鋼纖 維鋼筋混凝土中添加的鋼纖維體積率不小于〇. 35%。鋼纖維的添加，使鋼筋混凝土的抗拉 性能和抗疲勞性能更好，在承受洞室壓力時，鋼纖維鋼筋混凝土產(chǎn)生均勻且細微的裂縫，避 免了高分子材料層在高壓氣體的壓力下楔入鋼筋混凝土中。
[0034] 作為本實用新型一種優(yōu)選的實施例，在開挖好洞室后，可以先在開挖好的洞室內(nèi) 壁噴射一層混凝土，形成噴射混凝土 11，然后在澆筑鋼筋混凝土層，進一步增加洞室的抗壓 性能。
[0035] 如圖3所示，作為本發(fā)明一種優(yōu)選的實施例，壓氣儲能洞室選用圓形設(shè)計（圓球 狀、圓柱狀等，優(yōu)選圓球狀），所述高分子材料優(yōu)選采用丁基橡膠，高分子材料層的厚度設(shè)計 為3?15_，優(yōu)選為10_，鋼筋混凝土層的厚度設(shè)計為300?1000mm，優(yōu)選為500_，水泥 釘?shù)拈L度不小于50_，承壓和密封效果最優(yōu)。
[0036] 上述實施例中的實施方案可以進一步組合或者替換，且實施例僅僅是對本實用新 型的優(yōu)選實施例進行描述，并非對本實用新型的構(gòu)思和范圍進行限定，在不脫離本實用新 型設(shè)計思想的前提下，本領(lǐng)域中專業(yè)技術(shù)人員對本實用新型的技術(shù)方案作出的各種變化 和改進，均屬于本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種高分子材料和鋼筋混凝土組成的壓氣儲能洞室，其特征在于，包括洞室內(nèi)壁和 設(shè)置于所述洞室內(nèi)壁上的氣體進出口； 所述洞室內(nèi)壁包括鋼筋混凝土層和高分子材料層，所述高分子材料層通過熱熔襯墊熱 熔在鋼筋混凝土層上； 所述鋼筋混凝土層裂縫寬度不大于0. 2_，所述高分子材料層為橡膠或塑料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分子材料和鋼筋混凝土組成的壓氣儲能洞室，其特征 在于，所述鋼筋混凝土層與高分子材料層之間還設(shè)置有水泥砂漿找平層，所述水泥砂漿找 平層直接涂抹在所述鋼筋混凝土層上，所述高分子材料層通過熱熔襯墊熱熔連接在所述水 泥砂漿找平層上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高分子材料和鋼筋混凝土組成的壓氣儲能洞室，其特征 在于，所述洞室內(nèi)壁還包括無紡土工布層和水泥釘； 所述無紡土工布層鋪設(shè)在所述水泥砂漿找平層和高分子材料層之間，且通過熱熔襯墊 和水泥釘固定在水泥砂漿找平層上； 所述水泥釘依次穿過熱熔襯墊、無紡土工布層、水泥砂漿找平層，并深埋在鋼筋混凝土 層內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分子材料和鋼筋混凝土組成的壓氣儲能洞室，其特征 在于，所述高分子材料層由多塊高分子材料板熱熔銜接而成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分子材料和鋼筋混凝土組成的壓氣儲能洞室，其特征 在于，所述熱熔襯墊在洞室內(nèi)壁的拱頂每平米設(shè)置3-4個，在洞室內(nèi)壁的邊墻每平米設(shè)置 2-3個，且呈梅花形布置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分子材料和鋼筋混凝土組成的壓氣儲能洞室，其特征 在于，所述氣體進出口處設(shè)置有鋼筋籠，所述鋼筋籠與洞室內(nèi)壁相連的一端通過熱熔襯墊 與洞室內(nèi)壁的高分子材料層氣密連接，所述鋼筋籠內(nèi)設(shè)置有進口管和出口管，所述進口管 和出口管的管壁與鋼筋籠在洞室內(nèi)壁處氣密連接，所述鋼筋籠內(nèi)的進口管和出口管周圍澆 注鋼筋混凝土。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分子材料和鋼筋混凝土組成的壓氣儲能洞室，其特征 在于，所述鋼筋混凝土為鋼纖維鋼筋混凝土。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種高分子材料和鋼筋混凝土組成的壓氣儲能洞室，其特 征在于，所述鋼纖維鋼筋混凝土中鋼纖維的長度為20-60_，直徑為0. 3-0. 9_，長徑比為 30-80,且鋼纖維鋼筋混凝土中添加的鋼纖維體積率不小于0. 35%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分子材料和鋼筋混凝土組成的壓氣儲能洞室，其特征 在于，所述高分子材料為丁基橡膠。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分子材料和鋼筋混凝土組成的壓氣儲能洞室，其特 征在于，所述壓氣儲能洞室在巖石中開挖，所述巖石強度為1-2級圍巖。
【文檔編號】E04H7/18GK203867252SQ201420211145
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】胡永生, 焦建清, 胡國棟, 夏才初, 郭小平, 張平陽, 時文剛, 王赤夫, 王飛, 周瑜 申請人:中國大唐集團新能源股份有限公司